生物脱氮除磷理论与技术进展

1.可持续生物脱氮除磷

可持续生物脱氮除磷工艺的技术基础是反硝化除磷技术和厌氧氨氧化技术。利用兼性反硝化细菌，将反硝化脱氮和生物除磷合二为一，降低有机碳源和O2的消耗量，相比传统专性好氧除磷菌能节约50%的有机碳源和30%的O2，同时减少50%的剩余污泥量。厌氧氨氧化菌使得NH4+以NO2-为电子受体而被直接转化为N2，这一过程无需有机碳源和O2，相比传统全程硝化反硝化工艺最大限度的减少了有机碳源和O2的消耗。通过在生物脱氮除磷过程中对有机碳源的节约，为剩余COD不经过传统的氧化稳定(至CO2)而进行甲烷化并产生能量创造条件;同时，对O2的消耗量的减少，降低了曝气量，间接地减少了为污水处理提供能源而燃烧化石能源排放的CO2。

基于上述技术基础，研究提出了一种可持续生物脱氮除磷工艺，该工艺以A/B为基础架构并结合了BCFS@工艺和CANON工艺，突出了COD甲烷化(能源化)、磷酸盐回收和处理水回用等可持续性目标的实现。进水经格栅、沉沙预处理后进入AB法的A段，采用很短的污泥龄使细菌快速增值，原水中70%-80%的COD合称为细菌细胞;经A段沉淀池分离后，上清液进入BCFS@工艺进行脱氮除磷处理;BCFS@工艺排出的高磷含量污泥与A段排出的污泥一起进入污泥消化池，产生CH4和高磷、高NH4+的污泥消化液，消化液通过投加镁化物形成磷酸按镁化合物沉淀后分离并回收磷;磷回收后的消化液采用CANON工艺脱除高浓度的NH4+; CANON工艺出水与BCFS@工艺出水混合后排放。经此工艺处理的生活污水仅需经过简单的深度处理即可达到中水回用标准。

可持续生物脱氮除磷工艺与传统生物处理工艺相比，氧消耗量减少了约45 %，节约了约70%的有机碳源，减少了25%的剩余污泥量，减少了18%的CO2释放量，同时每公斤COD产生了0.28ka的CH4并回收了49%的磷。

2.碳中和运行

研究表明，受限于我国市政污水处理厂进水COD较低，剩余污泥厌氧消化回收的CH4(能量)仅能提供污水处理厂50%的能量消耗，间接减少了50%的CO2排放量。这一限制决定了我国污水处理碳中和运行必须走“开源”、“节流”并重的道路，除了通过研究、开发新型的污水处理理论、工艺，还需要利用水源热泵、空气源热泵、风能、太阳能、微生物燃料电池等非传统能源。

编辑：王媛媛